KR102309223B1 - 다중 구역 화학 기계적 평탄화 연마 헤드를 위한 구성가능한 압력 설계 - Google Patents

다중 구역 화학 기계적 평탄화 연마 헤드를 위한 구성가능한 압력 설계 Download PDF

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앤드류 나겐가스트
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Abstract

화학 기계적 평탄화를 위한 연마 헤드가 제공된다. 연마 헤드는 하우징, 및 하우징에 고정되는 가요성 멤브레인을 포함한다. 적어도 제1, 제2 및 제3 가압가능한 챔버가 하우징에 배치되고, 각각의 챔버는 가요성 멤브레인에 접촉한다. 제1 압력 전달 채널이 제1 챔버에 결합된다. 제2 압력 전달 채널이 제3 챔버에 결합된다. 제1 압력 피드 라인이 제1 압력 전달 채널을 제2 챔버에 결합한다. 제2 압력 피드 라인이 제2 압력 전달 채널을 제2 챔버에 결합한다. 제1 수동 이동가능한 플러그가 제1 압력 피드 라인과 인터페이스하여, 제1 압력 전달 채널로부터 제2 챔버로의 압력을 허용 또는 차단한다. 제2 수동 이동가능한 플러그가 제2 압력 피드 라인과 인터페이스하여, 제1 압력 전달 채널로부터 제2 챔버로의 압력을 허용 또는 차단한다.

Description

다중 구역 화학 기계적 평탄화 연마 헤드를 위한 구성가능한 압력 설계{CONFIGURABLE PRESSURE DESIGN FOR MULTIZONE CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION POLISHING HEAD}
개시된 구현예들은 일반적으로 반도체 기판과 같은 기판을 연마하기 위한 연마 시스템들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 구현예들은 연마 동안 화학 기계적 평탄화 시스템의 연마 헤드에 의해 기판에 공급되는 압력을 구성(configuring)하는 것에 관한 것이다.
화학 기계적 평탄화(CMP)는 기판 상에 퇴적된 재료의 층을 평탄화하거나 연마하기 위해 고밀도 집적 회로들의 제조에서 흔하게 이용되는 하나의 프로세스이다. CMP는 연마 유체가 존재하는 동안 연마 패드에 대해 기판을 이동시킴으로써 기판의 피쳐 포함 면(feature-containing side)과 연마 패드 사이에 접촉을 제공하는 것에 의해 효과적으로 이용된다. 재료는, 화학적 및 기계적 활동의 조합을 통해, 연마 표면과 접촉하는 기판의 피쳐 포함 면으로부터 제거된다. 연마 헤드는 기판이 연마될 때 기판에 압력을 가하기 위해 이용된다. 연마 헤드는 연마 헤드 모터에 결합되는 구동 샤프트에 의해 회전된다.
각각의 유형의 기판은 연마 헤드로 기판을 최상으로 연마하기 위해 상이한 압력 프로파일을 종종 요구할 수 있다. 연마 헤드는 주어진 기판의 상이한 영역들에 상이한 압력들을 가하기 위한 복수의 가압가능한 구역(pressurizable zones)을 포함할 수 있다. 각각의 가압가능한 구역은 압력 공급 라인에 결합된다. 압력 공급 라인들은 로터리 결합체(rotary union) 및 구동 샤프트를 통해 연마 헤드에 라우팅된다. 프로세스가 상이한 압력 프로파일을 지정할 때, 압력 공급 라인들은 종종 상이한 압력 소스들로 재라우팅되어야 한다. 압력 공급 라인들을 재라우팅하는 것은 시간 소모적이고, 따라서 고비용이 든다. 또한, 구동 샤프트 및 연마 헤드에서의 제한된 공간은 연마 헤드에 결합될 수 있는 압력 공급 라인들의 개수에 제약을 가한다. 이러한 제약은 연마 헤드가 가할 수 있는 압력 프로파일들의 개수뿐만 아니라 연마 헤드에 포함될 수 있는 가압가능한 구역들의 개수를 제한한다.
그러므로, 개선된 연마 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
일 구현예에서, 화학 기계적 평탄화를 위한 연마 헤드가 제공된다. 연마 헤드는 하우징 및 가요성 멤브레인(flexible membrane)을 포함한다. 가요성 멤브레인은 하우징에 고정된다. 가요성 멤브레인은 기판에 접촉하는 외측 표면, 및 하우징의 내부를 향하는 내측 표면을 포함한다. 복수의 가압가능한 챔버가 하우징에 배치되며, 가요성 멤브레인의 내측 표면에 접촉한다. 복수의 가압가능한 챔버는 제1 가압가능한 챔버, 제2 가압가능한 챔버 및 제3 가압가능한 챔버를 적어도 포함한다. 하우징에 배치된 제1 압력 전달 채널이 제1 가압가능한 챔버에 결합된다. 하우징에 배치된 제2 압력 전달 채널이 제3 가압가능한 챔버에 결합된다. 하우징에 배치된 제1 압력 피드 라인이 제1 압력 전달 채널을 제2 가압가능한 챔버에 결합한다. 하우징에 배치된 제2 압력 피드 라인이 제2 압력 전달 채널을 제2 가압가능한 챔버에 결합한다. 제1 수동 이동가능한 플러그(manually movable plug)가 제1 압력 피드 라인과 인터페이스된다. 제1 수동 이동가능한 플러그는 제1 위치에 있을 때에는 제1 압력 전달 채널을 제2 가압가능한 챔버에 유체 결합(fluidly couple)하고, 제2 위치에 있을 때에는 제1 압력 전달 채널을 제2 가압가능한 챔버로부터 유체 격리(fluidly isolate)하도록 동작가능하다. 제2 수동 이동가능한 플러그가 제2 압력 피드 라인과 인터페이스된다. 제2 수동 이동가능한 플러그는 제1 위치에 있을 때에는 제2 압력 전달 채널을 제2 가압가능한 챔버에 유체 결합하고, 제2 위치에 있을 때에는 제2 압력 전달 채널을 제2 가압가능한 챔버로부터 유체 격리하도록 동작가능하다.
다른 구현예에서, 화학 기계적 평탄화를 위한 연마 시스템이 제공된다. 연마 시스템은 연마 어셈블리; 복수의 압력 소스; 및 압력 전환 어셈블리(pressure switching assembly)를 포함한다. 연마 어셈블리는 회전가능한 샤프트; 로터리 결합체; 연마 헤드; 및 복수의 압력 전달 채널을 포함한다. 회전가능한 샤프트는 제1 단부와 제2 단부를 갖는다. 로터리 결합체는 회전가능한 샤프트의 제1 단부 부근에서 회전가능한 샤프트에 결합된다. 연마 헤드는 회전가능한 샤프트의 제2 단부에 결합된다. 연마 헤드는 샤프트의 회전에 의해 회전가능하다. 연마 헤드는 하우징; 기판에 접촉하는 가요성 멤브레인; 및 복수의 가압가능한 챔버를 포함한다. 가요성 멤브레인은 하우징에 고정된다. 복수의 가압가능한 챔버는 하우징 내에 배치되고, 각각의 챔버는 가요성 멤브레인에 접촉한다. 복수의 압력 전달 채널은 샤프트를 통해 제1 단부로부터 제2 단부로 그리고 연마 헤드 내로 분배된다(distributed). 각각의 압력 전달 채널은 로터리 결합체를 하나의 가압가능한 챔버에 결합한다. 압력 전환 어셈블리는 2개 이상의 압력 소스에 접속되는 입력부, 및 로터리 결합체에 결합되는 출력부를 포함한다. 압력 전환 어셈블리는, 제1 상태에 있을 때에는, 복수의 압력 소스 중 제1 압력 소스를 제1 압력 전달 채널에 결합하고 복수의 압력 소스 중 제2 압력 소스를 제2 압력 전달 채널에 결합하도록 동작가능하다. 압력 전환 어셈블리는, 제2 상태에 있을 때에는, 제2 압력 소스를 제1 압력 전달 채널에 결합하고 제1 압력 소스를 제2 압력 전달 채널에 결합하도록 추가로 동작가능하다.
다른 구현예에서, 연마 헤드로 기판을 연마하는 방법이 제공된다. 연마 헤드는 하우징; 하우징에 고정된 가요성 멤브레인 - 가요성 멤브레인은 기판에 접촉하는 외측 표면, 및 하우징의 내부를 향하는 내측 표면을 포함함 -; 2개 이상의 단일-압력 챔버(single-pressure chambers) 및 하나 이상의 이중-압력 챔버(dual-pressure chambers)를 포함하는 복수의 가압가능한 챔버 - 복수의 가압가능한 챔버는 하우징에 배치되며, 가요성 멤브레인의 내측 표면에 접촉함 -; 복수의 압력 피드 라인 - 각각의 압력 피드 라인은 하나의 이중-압력 챔버를 하나의 단일-압력 챔버에 결합함 -; 및 압력 피드 라인들 각각에 배치되는 수동 이동가능한 플러그를 포함한다. 이 방법은 제1 기판을 연마 헤드의 가요성 멤브레인에 고정하는 단계; 연마 헤드에 고정된 제1 기판을 연마하는 단계; 연마 헤드 내의 복수의 가압가능한 챔버를 가압함으로써 제1 기판 상에 제1 압력 프로파일을 가하는 단계; 연마 헤드로부터 제1 기판을 제거하는 단계; 제2 압력 프로파일이 가요성 멤브레인 상에 전해지는 것을 가능하게 하기 위해 연마 헤드에 배치된 적어도 2개의 플러그의 위치를 변경하는 단계; 제2 기판을 연마 헤드의 가요성 멤브레인에 고정하는 단계; 및 제2 기판 상에 제2 압력 프로파일을 가하면서, 연마 헤드에 고정된 제2 기판을 연마하는 단계를 포함한다.
위에서 개시된 구현예들의 위에서 언급된 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 더 구체적인 설명은 다음의 구현예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부 도면들은 전형적인 구현예들만을 예시하며, 따라서 동등한 효과의 다른 구현예들을 배제하도록 그것의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 일 구현예에 따른 CMP 시스템의 측단면도이다.
도 2a는 일 구현예에 따른 연마 헤드의 부분 측단면도이다.
도 2b는 일 구현예에 따른 연마 헤드에서의 플러그의 측단면도이다.
도 2c는 일 구현예에 따른 연마 헤드에서의 플러그의 측단면도이다.
도 3은 일 구현예에 따른 프로세스 흐름도이다.
도 4는 다른 구현예에 따른 CMP 시스템의 측단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 구현예에 개시된 요소들은 구체적인 언급 없이도 다른 구현예들에서 유익하게 이용될 수 있다고 고려된다.
일반적으로, 개시된 구현예들은 예를 들어 CMP를 이용하여 반도체 기판과 같은 기판을 연마하기 위한 연마 시스템들에 관한 것이다. 각각의 유형의 기판은 연마 헤드로 기판을 최상으로 연마하기 위해 상이한 압력 프로파일을 종종 지정할 수 있다. 개시된 구현예들은 연마 동안 연마 헤드에 걸쳐 기판의 표면에 가해지는 압력 프로파일이 신속하게 조정되는 것을 허용하고, 이것은 장비 다운타임을 감소시킬 수 있다. 개시된 구현예들은 또한 각각의 기판을 연마하는 데에 최상으로 적합한 압력 프로파일에 더 근접하게 매칭할 수 있는 추가적인 압력 프로파일들의 이용을 가능하게 함으로써 제품 품질을 개선할 수 있다. 개시된 구현예들로부터 혜택을 받도록 적응될 수 있는 연마 헤드의 예들은, 다른 것들 중에서, 캘리포니아주 산타 클라라에 있는 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 TITAN HEAD™, TITAN CONTOUR™ 및 TITAN PROFILER™ 연마 헤드들을 포함한다.
도 1은 일 구현예에 따른 CMP 시스템(100)의 측단면도이다. 연마 헤드(110)가 기판(50)(팬텀으로 도시됨)을 연마 패드(175)의 연마 표면(180)과 접촉한 상태로 유지한다. 연마 패드(175)는 플래튼(176) 상에 배치된다. 플래튼(176)은 플래튼 샤프트(182)에 의해 모터(184)에 결합된다. 모터(184)는, CMP 시스템(100)이 기판(50)을 연마하고 있을 때, 플래튼 샤프트(182)의 축(186)을 중심으로, 플래튼(176)을 회전시키고, 그에 의해 연마 패드(175)의 연마 표면(180)을 회전시킨다.
연마 헤드(110)는 모터(102)에 결합되는 샤프트(108)에 결합되고, 이 모터는 결국 암(170)에 결합된다. 모터(102)는 연마 헤드(110)를 암(170)에 대해 선형 모션으로 측방향(X 및/또는 Y 방향)으로 이동시킨다. 연마 헤드(110)는 연마 헤드(110)를 암(170) 및/또는 연마 패드(175)에 대해 Z 방향으로 이동시키기 위해 액츄에이터 또는 모터(104)를 또한 포함한다. 연마 헤드(110)는 연마 헤드(110)를 암(170)에 대하여 회전 축(117)을 중심으로 회전시키는 로터리 액츄에이터 또는 모터(106)에 또한 결합된다. 모터들(104, 102 및 106)은 연마 헤드(110)를 연마 패드(175)의 연마 표면(180)에 대하여 위치시키고/시키거나 이동시킨다. 처리 동안, 모터들(104 및 106)은 연마 표면(180)에 대해 연마 헤드(110)를 회전시키고, 기판(50)을 연마 패드(175)의 연마 표면(180)에 대하여 압박(urge)하기 위해 하향력을 제공한다.
연마 헤드(110)는 리테이닝 링(109)에 의해 둘러싸이는 하우징(112)을 포함한다. 가요성 멤브레인(114)이 하우징(112)에 고정된다. 가요성 멤브레인(114)은 기판(50)에 접촉하는 외측 표면(115), 및 하우징(112)의 내부(118)를 향하는 내측 표면(116)을 포함한다. 제1 가압가능한 챔버(121), 제2 가압가능한 챔버(122) 및 제3 가압가능한 챔버(123)를 적어도 포함하는 복수의 가압가능한 챔버가 하우징(112)에 배치된다. 각각의 가압가능한 챔버(121, 122, 123)는 가요성 멤브레인(114)의 내측 표면(116)에 접촉하고, 내측 표면(116) 상에 압력을 가할 수 있다. 가압가능한 챔버들(121-123)은 가요성 멤브레인(114)의 중심 주위에 동심으로 배열된다. 최내측의 가압가능한 챔버(즉, 가압가능한 챔버(121))는 가요성 멤브레인(114)의 내측 표면(116)의 원형 영역에 접촉하는 한편, 다른 가압가능한 챔버들(122, 123)은 가요성 멤브레인(114)의 내측 표면(116)의 환형 영역들에 접촉한다. 다른 구현예들에서, 가요성 멤브레인(114)에 대한 가압가능한 챔버들의 상이한 기하학적 배열들이 이용될 수 있다.
제1 압력 전달 채널(143)이 하우징(112)에 배치되고 제1 가압가능한 챔버(121)에 결합된다. 제2 압력 전달 채널(144)이 하우징(112)에 배치되고 제3 가압가능한 챔버(123)에 결합된다. 각각의 압력 전달 채널(143, 144)은 압축된 가스 또는 다른 가압된 유체들의 별개의 공급부들과 같은 별개의 압력 소스에 결합될 수 있다. 압력 전달 채널들(143, 144)은 압력 전달 채널들을 샤프트(108)를 통해 분배되는 압력 공급 라인들에 접속함으로써 압력 소스들에 결합될 수 있다. 압력 공급 라인들은, 샤프트(108) 및 하우징(112)이 회전할 때 압력 소스들에 대한 접속을 유지하기 위해 로터리 결합체를 통해 라우팅될 수 있다.
제1 압력 피드 라인(145)이 하우징(112)에 배치되고 제1 압력 전달 채널(143)을 제2 가압가능한 챔버(122)에 결합한다. 제2 압력 피드 라인(146)이 하우징(112)에 배치되고 제2 압력 전달 채널(144)을 제2 가압가능한 챔버(122)에 결합한다. 따라서, 제2 가압가능한 챔버(122)는 압력 전달 채널(143, 144) 중 어느 하나를 통해 제공되는 유체에 의해 가압될 수 있다.
제1 수동 이동가능한 플러그(147)가 제1 압력 피드 라인(145)과 인터페이스될 수 있다. 제1 수동 이동가능한 플러그(147)는 제1 위치(도 2b 참조)에 있을 때에는 제1 압력 전달 채널(143)을 제2 가압가능한 챔버(122)에 유체 결합하고, 제2 위치(도 2c 참조)에 있을 때에는 제1 압력 전달 채널(143)을 제2 가압가능한 챔버(122)로부터 유체 격리하도록 동작가능하다. 제2 수동 이동가능한 플러그(148)가 제2 압력 피드 라인(146)과 인터페이스될 수 있다. 제2 수동 이동가능한 플러그(148)는 제1 위치(도 2b 참조)에 있을 때에는 제2 압력 전달 채널(144)을 제2 가압가능한 챔버(122)에 유체 결합하고, 제2 위치(도 2c 참조)에 있을 때에는 제2 압력 전달 채널(144)을 제2 가압가능한 챔버(122)로부터 유체 격리하도록 동작가능하다. 연마 헤드(110)는 각각의 수동 이동가능한 플러그(147, 148)의 조정을 가능하게 하기 위해 하우징(112)의 최상부(111)를 관통하는 하나 이상의 개구(151), 또는 하우징(112)의 측부(113)를 관통하는 하나 이상의 개구(152)를 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 하우징(112)을 관통하는 별개의 개구(예를 들어, 개구(151))가 각각의 수동 이동가능한 플러그(예를 들어, 플러그(147))를 위해 이용되고, 여기서 각각의 개구는 별개의 수동 이동가능한 플러그의 조정을 가능하게 한다. 다른 구현예들에서, 하나의 개구가 복수의 플러그를 조정하기 위한 접근을 허용한다. 다른 구현예에서, 플러그들의 위치 조정을 가능하게 하기 위해 각각의 플러그의 일부가 하우징(112)을 관통하여 연장된다.
다음의 설명에서, 아래첨자 "n"은 요소들의 그룹에서의 마지막 요소를 나타내고, 여기서 "n"은 정의된 정수(예를 들어, "n"=10) 또는 정의된 정수들의 범위(예를 들어, "n"은 5 내지 10임)이다. 아래첨자 "i"는 요소들의 그룹 중의 개별적이지만 특정적이지 않은 요소를 나타내고, 여기서 "i"는 1과 "n" 사이의 임의의 값을 유지할 수 있다. 예를 들어, 모든 챔버가 참조 번호 50을 이용하는 10개의 챔버의 그룹에 대하여, 챔버(50i)는 챔버 1과 챔버 10 사이의 임의의 챔버를 지칭하고, 챔버(50n)는 10번째 챔버를 지칭한다. 아래첨자 "i"를 갖는 요소들은 도면들에 도시되지 않는다. 아래첨자 "iA" 및 아래첨자 "iB"는, i번째 요소에 접속되거나 이 요소에 관련되는 제1 하위 요소(sub-element) 및 제2 하위 요소를 각각 지칭한다. 예를 들어, 모터(751A) 및 모터(751B)는 제1 챔버(501)에 접속되거나 관련되는 제1 모터 및 제2 모터를 지칭할 수 있다.
도 2a는 일 구현예에 따른 연마 헤드(210)의 부분 측단면도이다. 연마 헤드(210)는 CMP 시스템(100) 또는 다른 연마 시스템들에서 이용될 수 있다. 연마 헤드(210)는 연마 헤드(210) 내에 기판(50)을 보유하기 위해 이용되는 리테이닝 링(209)에 의해 둘러싸이는 하우징(212)을 포함한다. 가요성 멤브레인(214)이 하우징(212)에 고정된다. 가요성 멤브레인(214)은 기판(50)에 접촉하는 외측 표면(215), 및 하우징(212)의 내부(218)를 향하는 내측 표면(216)을 포함한다. 복수의 가압가능한 챔버(2201-220n 및 2301-230n- 1)가 하우징(212)에 배치된다. 각각의 가압가능한 챔버(220i 및 230i)는 가요성 멤브레인(214)의 내측 표면(216)에 접촉한다. 최내측의 가압가능한 챔버(즉, 가압가능한 챔버(2201))는 가요성 멤브레인(214)의 내측 표면(216)의 원형, 디스크형 또는 환형 영역에 접촉할 수 있는 한편, 다른 가압가능한 챔버들(2202-220n, 2301-230n-1)은 챔버(2201)와 동심일 수 있고, 가요성 멤브레인(214)의 내측 표면(216)의 환형 영역들에 접촉할 수 있다. 다른 구현예들에서, 가요성 멤브레인(214)에 대한 가압가능한 챔버들의 상이한 기하학적 배열들이 이용될 수 있다.
연마 헤드(210)는 연마 헤드(110)와 비교하여 더 많은 가압가능한 챔버(예를 들어, 가압가능한 챔버(220i 및 230i))를 포함할 수 있다. 연마 헤드(210)는 "n"개의 단일-압력 챔버(220i)를 포함한다. 일부 구현예들에서, n은 2와 20 사이의 정수이다. 다른 구현예들에서, n은 상이한 정수 범위들을 포함할 수 있다. 각각의 단일-압력 챔버(220i)는 별개의 압력 전달 채널(240i)에 결합된다. 각각의 압력 전달 채널(240i)은 연마 헤드(210)로부터 연마 헤드 샤프트(208)를 거슬러 올라가서, 위에서 논의된 바와 같이 압축된 공기 또는 다른 가압된 유체의 공급부일 수 있는 별개의 압력 소스까지 라우팅될 수 있다. 일부 구현예들에서, 압력 전달 채널은 연마 헤드(210) 또는 샤프트(208) 내의 다른 라인 또는 채널과 결합되고, 다음에 이 다른 라인 또는 채널은 압력 소스에 결합된다. 각각의 압력 전달 채널(240i)은 도면에서의 명료성을 유지하기 위해 연마 헤드 내부에서 종단되는 것으로 도시되어 있지만, 각각의 압력 전달 채널(240i)은 샤프트(208)를 통해 분배되는 다른 라인 또는 채널을 위한 접속부를 적어도 갖는다. 연마 헤드(210)는 "n-1"개의 이중-압력 챔버(230i)를 또한 포함하고, 여기서 "n"은 역시 2와 20 사이의 정수이다. 각각의 이중-압력 챔버(230i)는 2개의 별개의 압력 피드 라인(250i(A, B))을 통해 2개의 압력 전달 채널(240i, 240i+1)에 별개로 결합된다.
수동 이동가능한 플러그(260i(A, B))가 각각의 압력 피드 라인(250i(A, B))과 인터페이스될 수 있다. 각각의 수동 이동가능한 플러그(260i(A))는 이중-압력 챔버(230i)를 압력 전달 채널(240i)에 유체 결합하기 위해 개방된 제1 위치(261)(도 2b 참조)로 설정될 수 있거나, 또는 각각의 수동 이동가능한 플러그(260i(A))는 이중-압력 챔버(230i)를 압력 전달 채널(240i)로부터 유체 격리하기 위해 폐쇄된 제2 위치(262)(도 2c 참조)로 설정될 수 있다. 각각의 수동 이동가능한 플러그(260i(B))는 이중-압력 챔버(230i)를 압력 전달 채널(240i+1)에 유체 결합하기 위해 개방된 제1 위치(261)(도 2b 참조)로 설정될 수 있거나, 또는 각각의 수동 이동가능한 플러그(260i(B))는 이중-압력 챔버(230i)를 압력 전달 채널(240i+1)로부터 유체 격리하기 위해 폐쇄된 제2 위치(262)(도 2c 참조)로 설정될 수 있다. 연마 헤드(210)는 각각의 수동 이동가능한 플러그(260i(A, B))의 조정을 가능하게 하기 위해 하우징의 최상부(211) 또는 측부(213)를 관통하는 개구(280i(A, B))를 포함할 수 있다. 명료성을 유지하기 위해 2개의 개구(2802A 및 2802B)만이 도면에 표시되어 있지만, 각각의 플러그(260i(A, B))를 위한 별개의 개구가 존재할 수 있다. 일부 구현예들에서, 하나보다 많은 플러그를 위한 하나의 개구, 또는 플러그들 전부를 위한 하나의 개구가 존재할 수 있다. 일부 구현예들에서, 플러그들의 위치가 변경되고 있지 않을 때, 개구들이 폐쇄 또는 밀봉될 수 있다.
일부 구현예들에서, 이중-압력 챔버(230i)가 각각의 단일-압력 챔버(220i)에 인접해 있다. 그러한 구현예들 중 일부에서, 이중-압력 챔버(230i)는, 단일-압력 챔버들(2201 및 220n)과 같이 하우징(212)의 중심 및 둘레에 있는 단일-압력 챔버들을 제외한 각각의 단일-압력 챔버(220i)의 양 측에서 각각의 단일-압력 챔버(220i)에 인접해 있다. 다른 구현예들에서, 서로에 인접한 복수의 단일-압력 챔버(220i)가 존재할 수 있다. 다른 구현예들에서, 서로에 인접한 복수의 이중-압력 챔버(230i)가 존재할 수 있다.
도 2b 및 도 2c는 일 구현예에 따른 개방된 위치 및 폐쇄된 위치 각각에서의 도 2a의 플러그(2601A)의 확대 단면도들이다. 도 1의 연마 헤드(110)에서의 플러그들(147, 148)뿐만 아니라 연마 헤드(210)에서의 플러그들(260i(A, B)) 중 나머지는 플러그(2601A)와 동일할 수 있거나 유사한 피쳐들을 가질 수 있다. 플러그(2601A)는 스레디드 접속부(threaded connection)(268)와 인터페이스하기 위한 스레드들(266)을 갖는 파스너(264)를 포함한다. 플러그(2601A)는, 이중-압력 챔버(2301)에 피딩하는 2개의 압력 피드 라인(2501(A, B)) 중 하나인 압력 피드 라인(2501A)과 압력 전달 채널(2401) 사이에 밀봉을 생성하기 위한 밀봉 부재(265)를 또한 포함한다. 하나 이상의 다른 밀봉 부재(도시되지 않음)가 플러그(2601A)에 또한 포함될 수 있고, 그에 의해 압력 전달 채널(2401) 또는 압력 피드 라인(2501A)에서의 가압된 유체는 플러그(2601A) 주위에 누설되지 않는다.
도 2b는 개방된 제1 위치(261)에 있는 플러그(2601A)를 예시한다. 개방된 제1 위치(261)에서, 밀봉 부재(265)는 압력 전달 채널(2401)로부터 제거되고, 압력 소스로부터의 유체는 이중-압력 챔버(2301)를 가압하기 위해 압력 전달 채널(2401)에 남아있는 파스너(264)의 부분들 주위에 유동할 수 있다. 도 2c는 폐쇄된 제2 위치(262)에 있는 플러그(2601A)를 예시한다. 폐쇄된 제2 위치(262)에서, 압력 전달 채널(2401)에서의 가압된 유체가 이중-압력 챔버(2301)에 도달하는 것을 밀봉 차단하기 위해 밀봉 부재(265)가 압력 전달 채널(2401) 내로 배치된다.
스레디드 접속부(268)는 연마 헤드 하우징의 일부일 수 있거나, 또는 연마 헤드 하우징 상의 또는 연마 헤드 하우징 내의 다른 컴포넌트일 수 있다. 도 2b 및 도 2c에서는 플러그(2601A)에 맞물리는 스레디드 접속부(268)가 압력 전달 채널(2401) 아래에 있는 것으로 도시되어 있지만, 상이한 구현예들에서는 스레디드 접속부(268)는 다른 위치들에 배치될 수 있다. 플러그가 스레디드 부재를 갖는 일 구현예에서, 스레디드 부재는 압력 전달 채널 위에 위치된 스레디드 접속부와 인터페이스할 수 있고, 파스너의 단부에 접속된 밀봉 플런저(sealing plunger)가 압력 전달 채널을 통해 하향 연장되어, 플러그가 폐쇄될 때 가압된 유체를 차단할 수 있다. 스레디드 접속부를 압력 전달 채널 위에 두면, 플러그가 압력 전달 채널로부터 완전하게 제거되는 것이 허용될 수 있고, 그에 의해 플러그가 개방된 위치에 있을 때 유체 유동에 대한 장애물들이 존재하지 않는다. 일부 구현예들에서, 전체 플러그(2601)는 연마 헤드 하우징 내부에 위치된다. 다른 구현예들에서, 플러그의 부분들은 연마 헤드 하우징을 통해 연장될 수 있다.
플러그(2601A)와 같은 플러그를 이용하면 다수의 이점이 제공된다. 플러그(2601A)가 파스너(264) 및 밀봉 부재(265)와 같은 몇 개의 컴포넌트만을 포함하므로, 플러그(2601A)는 연마 헤드 내의 소량의 공간만을 차지하는 작은 풋프린트를 갖는다. 이러한 작은 풋프린트는 복수의 플러그 및 다른 제어 피쳐들이 연마 헤드에 배치되는 것을 허용한다. 한편, 연마 헤드들 내부에 존재하는 제한된 공간 내에 더 큰 유동 제어 또는 전자 디바이스들을 위한 충분한 공간이 존재하지 않을 수 있다. 또한, 플러그의 위치 변경은 스크류 드라이버 또는 육각 키(hex key)와 같은 통상의 수동 툴들의 이용에 의해 신속하고 비교적 쉽게 행해질 수 있다. 수동 조작으로 플러그들의 위치 변경을 행하면, 연마 헤드에서의 각각의 챔버 내의 압력에 대한 임의의 자동 또는 전자 제어가 이용되었다면 필요했을 임의의 추가적인 컴포넌트 또는 와이어링에 대한 필요성이 제거된다. 마지막으로, 스레디드 파스너들 및 밀봉 부재들과 같은 컴포넌트들은 비교적 저가이고, 따라서 연마 헤드의 전체 재료 비용들에 대한 추가가 거의 없을 것이다.
도 2a 내지 도 2c 및 도 3을 참조하면, 연마 헤드로 기판을 연마하기 위한 방법(300)이 설명된다. 이 방법은 도 2a 내지 도 2c의 시스템들을 참조하여 설명되지만, 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 임의의 순서로 방법 단계들을 수행하도록 구성되는 임의의 적합하게 적응된 연마 헤드는 개시된 구현예들의 범위 내에 있다는 점을 이해할 것이다. 방법(300)은 연마 헤드(210) 상에서 실행될 수 있다.
블록(302)에서, 기판(50)과 같은 제1 기판이 연마 헤드(210)의 가요성 멤브레인(214)에 고정된다. 블록(304)에서, 연마 헤드(210)에 고정되는 제1 기판이 연마된다. 블록(306)에서, 기판이 연마되는 동안 연마 헤드(210) 내의 복수의 가압가능한 챔버(2201-220n 및 2301-230n- 1)를 가압함으로써 제1 기판 상에 제1 압력 프로파일이 가해진다. 블록(308)에서, 제1 기판이 연마 헤드(210)로부터 제거된다.
블록(310)에서, 연마 헤드에 배치된 적어도 2개의 플러그(260i( A, B ))의 위치들은 제2 압력 프로파일이 가요성 멤브레인(214) 상에 전해지는 것을 가능하게 하기 위해 변경된다. 예를 들어, 제1 압력 프로파일로부터 제2 압력 프로파일로 변경하기 위해, 플러그(2601A)는 개방된 제1 위치(261)로부터 폐쇄된 제2 위치(262)로 변경될 수 있고, 플러그(2601B)는 폐쇄된 제2 위치(262)로부터 개방된 제1 위치(261)로 변경될 수 있다. 제1 압력 프로파일에서, 이중-압력 챔버(2301)에서의 압력은 단일-압력 챔버(2201)에서의 압력과 매칭하고, 제2 압력 프로파일에서, 이중-압력 챔버(2301)에서의 압력은 단일-압력 챔버(2202)에서의 압력과 매칭한다. 압력 프로파일들을 전환할 때, 플러그들(260i(A, B)) 중 2개, 2개 초과, 또는 전부의 위치가 변경될 수 있다. 압력 프로파일들은 처리되는 기판의 중심으로부터 에지까지 증가하거나 감소하는 압력들을 가질 수 있다. 일부 압력 프로파일들에 대해, 압력은 기판의 중심으로부터 에지까지 증가하는 압력과 감소하는 압력 사이에서 교대할 수 있다.
플러그들(260i(A, B))의 위치는 하우징(212)의 최상부(211) 또는 측부(213)에서의 하나 이상의 개구(280i(A, B))를 통해 스크류 드라이버와 같은 툴을 삽입함으로써 변경될 수 있다. 개구들(280i(A, B)) 중 적어도 하나가 제1 플러그(2601A)와 정렬될 수 있다. 제1 플러그(2601A)의 위치를 변경하는 것은 제1 플러그(2601A)를 개방된 제1 위치(261)로부터 폐쇄된 제2 위치(262)로 이동시키기 위해 툴을 회전시키는 것을 더 포함할 수 있다. 개방된 제1 위치(261)는 제1 이중-압력 챔버(2301)를 제1 단일-압력 챔버(2201)에 유체 결합하도록 동작가능하고, 폐쇄된 제2 위치(262)는 제1 이중-압력 챔버(2301)를 제1 단일-압력 챔버(2201)로부터 유체 격리하도록 동작가능하다. 플러그들(260i( A, B )) 중 나머지의 위치를 변경하는 것은 플러그(2601A)의 위치의 변경과 동일하거나 유사하게 기능할 수 있다.
블록(312)에서, 제2 기판이 연마 헤드(210)의 가요성 멤브레인(214)에 고정된다. 블록(314)에서, 제2 기판 상에 제2 압력 프로파일을 가하면서, 연마 헤드(210)에 고정된 제2 기판이 연마된다.
도 4는 다른 구현예에 따른 CMP 시스템(400)의 측단면도이다. CMP 시스템(400)은 많은 동일한 피쳐들 및 컴포넌트들을 갖는 CMP 시스템(100)과 유사하다. CMP 시스템(400)은 CMP 시스템(100)의 제2 가압가능한 챔버(122)와 같은 임의의 이중-압력 챔버들을 포함하지 않는다. CMP 시스템(400)은 또한 CMP 시스템(100)의 플러그들(147, 148)과 같은 임의의 내부 플러그들을 포함하지 않는다.
CMP 시스템(400)은 연마 어셈블리(401)를 포함한다. 연마 어셈블리(401)는 연마 헤드(410) 및 연마 패드(475)를 포함할 수 있다. 연마 헤드(410)는 기판(50)(팬텀으로 도시됨)을 연마 패드(475)의 연마 표면(480)과 접촉한 상태로 유지한다. 연마 패드(475)는 플래튼(476) 상에 배치된다. 플래튼(476)은 플래튼 샤프트(482)에 의해 모터(484)에 결합된다. 모터(484)는, CMP 시스템(400)이 기판(50)을 연마하고 있을 때, 플래튼 샤프트(482)의 축을 중심으로, 플래튼(476)을 회전시키고, 그에 의해 연마 패드(475)의 연마 표면(480)을 회전시킨다.
연마 헤드(410)는 리테이닝 링(409)에 의해 둘러싸이는 하우징(413)을 포함한다. 가요성 멤브레인(414)이 하우징(413)에 고정된다. 가요성 멤브레인(414)은 기판(50)에 접촉하는 외측 표면(415), 및 하우징(413)의 내부(418)를 향하는 내측 표면(416)을 포함한다. 복수의 가압가능한 챔버(421, 422, 423)가 하우징(413)에 배치된다. 각각의 가압가능한 챔버(421, 422, 423)는 가요성 멤브레인(414)의 내측 표면(416)에 접촉한다. 복수의 가압가능한 챔버는 제1 가압가능한 챔버(421), 제2 가압가능한 챔버(422) 및 제3 가압가능한 챔버(423)를 적어도 포함한다. 가압가능한 챔버들(421-423)은 가요성 멤브레인(414)의 중심선 주위에 동심으로 배열된다. 최내측의 가압가능한 챔버(즉, 가압가능한 챔버(421))는 가요성 멤브레인(414)의 내측 표면(416)의 원형 영역에 접촉하는 한편, 다른 가압가능한 챔버들(422, 423)은 가요성 멤브레인(414)의 내측 표면(416)의 환형 영역들에 접촉한다. 다른 구현예들에서, 가요성 멤브레인(414)에 대한 가압가능한 챔버들의 상이한 기하학적 배열들이 이용될 수 있다.
연마 어셈블리(401)는 로터리 결합체(405), 및 제1 단부(411)와 제2 단부(412)를 갖는 회전가능한 샤프트(408)를 더 포함한다. 로터리 결합체(405)는 회전가능한 샤프트(408)의 제1 단부(411) 부근에서 회전가능한 샤프트(408)에 결합된다. 로터리 결합체(405)는 샤프트(408)가 회전하는 동안 유체 유동이 가압가능한 챔버들(421-423)을 가압하는 것을 허용한다. 연마 헤드(410)는 회전가능한 샤프트(408)의 제2 단부(412)에 결합된다. 연마 헤드(410)는 샤프트(408)의 회전에 의해 회전가능하다. 로터리 액츄에이터 또는 모터(406)가 제1 단부(411) 부근에서 회전가능한 샤프트(408)에 결합된다. 모터(406)는 연마 패드(475)의 연마 표면(480)에 대하여 회전 축을 중심으로 연마 헤드(410)를 회전시킨다. 복수의 압력 전달 채널(451-453)이 회전가능한 샤프트(408)를 통해 제1 단부(411)로부터 제2 단부(412)로 그리고 연마 헤드(410) 내로 분배된다. 각각의 압력 전달 채널(451-453)은 로터리 결합체(405)를 가압가능한 챔버들(421-423) 중 하나에 결합한다. 일부 구현예들에서, 연마 어셈블리(401)는 3개 내지 10개의 가압가능한 챔버 및 3개 내지 10개의 압력 전달 채널을 포함할 수 있지만, 다른 구현예들은 2개 정도로 적거나 10개 초과의 가압가능한 챔버 또는 압력 전달 채널을 포함할 수 있다.
회전가능한 샤프트(408)의 제1 단부(411) 부근에서, 샤프트(408)는 또한 모터(402)에 결합되고, 이 모터는 결국 암(470)에 결합된다. 모터(402)는 연마 헤드(410)를 암(470)에 대해 선형 모션으로 측방향(X 및/또는 Y 방향)으로 이동시킨다. 연마 어셈블리(401)는 연마 헤드(410)를 암(470) 및/또는 연마 패드(475)에 대해 Z 방향으로 이동시키기 위해 액츄에이터 또는 모터(404)를 또한 포함한다. 모터들(404, 402 및 406)은 연마 헤드(410)를 연마 패드(475)의 연마 표면(480)에 대하여 위치시키고/시키거나 이동시킨다. 처리 동안, 모터들(404 및 406)은 연마 표면(480)에 대해 연마 헤드(410)를 회전시키고, 기판(50)을 연마 패드(475)의 연마 표면(480)에 대하여 압박하기 위해 하향력을 제공한다.
CMP 시스템(400)은 3개의 압력 소스(441, 442 및 443)를 또한 포함한다. 각각의 압력 소스(441-443)는 연마 헤드(410)의 가압가능한 챔버들(421-423)에 상이한 압력을 제공할 수 있다. CMP 시스템(400)은 3개의 압력 소스(441-443)를 포함하지만, 다른 구현예들은 2개의 압력 소스 또는 3개 초과의 압력 소스를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 압력 소스들(441-443)은 압축된 공기를 포함하지만, 다른 가압된 유체들이 이용될 수 있다.
CMP 시스템(400)은 압력 전환 어셈블리(460)를 또한 포함한다. 압력 전환 어셈블리(460)는 연마 헤드(410)에서의 가압가능한 챔버들(421-423)에 가해지는 압력들을 전환하도록 동작가능하다. 압력 전환 어셈블리는 복수의 압력 소스(441-443)에 결합되는 입력부들(471, 472, 473), 및 로터리 결합체(405)를 통해 압력 전달 채널들(451, 452, 453)에 각각 결합되는 출력부들(461, 462, 463)을 포함한다. 일부 구현예들에서, 각각의 가압가능한 챔버(421-423)에 대해 압력 전환 어셈블리(460)로부터 로터리 결합체(405)로의 출력 라인(예를 들어, 출력부(461))이 존재한다. 압력 전환 어셈블리(460)는 9개의 밸브(4511-4513, 4521-4523 및 4531-4533)를 포함한다. 밸브들(예를 들어, 밸브들(4511-4513))의 각각의 그룹은 압력 소스들(441-443) 중 임의의 것을 압력 전달 채널들 중 하나(예를 들어, 압력 전달 채널(451))에 그리고 궁극적으로는 가압가능한 챔버들 중 하나(예를 들어, 가압가능한 챔버(421))에 결합하기 위해 이용될 수 있다. 일 구현예에서, 각각의 압력 소스가 각각의 가압가능한 챔버에 가해지는 것을 가능하게 하고 각각의 가압가능한 챔버가 상이한 압력 소스로 가압되는 것을 가능하게 하기 위해, 밸브들의 세트는 압력 소스들의 개수와 가압가능한 챔버들의 개수를 곱한 값과 동일한 개수의 밸브를 포함한다. 일부 구현예들에서, 압력 소스들보다 더 많은 가압가능한 챔버가 존재할 수 있거나, 또는 가압가능한 챔버들보다 더 많은 압력 소스들이 존재할 수 있다.
압력 전환 어셈블리(460)는, 제1 상태에 있을 때에는, 복수의 압력 소스(441-443) 중 제1 압력 소스(441)를 제1 압력 전달 채널(451)에 결합하고 복수의 압력 소스(441-443) 중 제2 압력 소스(442)를 제2 압력 전달 채널(452)에 결합하도록 동작가능하다. 제1 상태는, 밸브들(4511 및 4522)이 개방되고 밸브들(4512, 4513 및 4521, 4523)이 폐쇄된 것에 의해 표현될 수 있다. 압력 전환 어셈블리(460)는, 제2 상태에 있을 때에는, 제2 압력 소스(442)를 제1 압력 전달 채널(451)에 결합하고 제1 압력 소스(441)를 제2 압력 전달 채널(452)에 결합하도록 또한 동작가능하다. 제2 상태는, 밸브들(4512 및 4521)이 개방되고 밸브들(4511, 4513 및 4522 및 4523)이 폐쇄된 것에 의해 표현될 수 있다.
일 구현예에서, 압력 전환 어셈블리는 밸브들의 전자적 제어를 허용하기 위해 제어기(490)에 결합된 자동 밸브들의 세트를 포함한다. 제어기(490)는 연마되는 기판의 유형에 기초하여 밸브들의 위치들을 자동으로 전환할 수 있다.
본 명세서에 설명된 CMP 구현예들은 연마 헤드의 상이한 영역들에 걸쳐 가해지는 압력 프로파일이 어떻게 신속하게 조정될 수 있는지를 예시하고, 이것은 주어진 연마 헤드로 처리될 수 있는 기판들의 유형들을 증가시키고 장비 다운타임을 감소시킨다. 도 2a를 참조하면, 연마 헤드(210)는, 이중-압력 챔버들(230i)에 가해지는 압력이, 챔버에 결합되는 채널들에서의 플러그들(260i(A, B))의 위치를 변경하는 것에 의해 신속하게 전환되는 것을 허용함으로써, 다운타임을 감소시킨다. 도 4를 참조하면, CMP 시스템(400)은, 압력 전환 어셈블리(460)의 이용을 통해, 압력 전달 채널들(451-453) 중 하나 이상에 공급되는 압력이 신속하게 전환되는 것을 허용함으로써 다운타임을 감소시킨다.
연마 헤드(110 및 210)는 또한 추가적인 압력 프로파일들이 개척되는 것을 허용함으로써 제품 품질을 개선할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 회전가능한 샤프트 및 연마 헤드에서의 제한된 공간은 연마 헤드에 결합될 수 있는 압력 전달 채널들의 개수에 제약을 가한다. 이러한 제약은, 각각의 가압가능한 챔버가 단 하나의 압력 전달 채널에 결합될 때, 연마 헤드에 포함될 수 있는 가압가능한 구역의 개수를 제한한다. 연마 헤드(110 및 210)에서의 이중-압력 챔버들은 각각 2개의 압력 피드 라인을 통해 2개의 압력 전달 채널에 결합되고, 이는 회전가능한 샤프트에 어떠한 추가적인 채널들 또는 공급 라인들도 추가하지 않고서, 각각의 이중-압력 챔버에 공급되는 압력이 2개의 압력 소스 사이에서 신속하게 전환되는 것을 허용한다. 각각의 이중-압력 챔버는 2개의 이웃하는 단일-압력 챔버 사이에서 추가적인 압력 프로파일이 개척되는 것을 허용한다. 또한, 하나의 연마 헤드에서 복수의 이중-압력 챔버를 추가하는 것에 의해 생성될 수 있는 조합들은 기판의 표면에 걸쳐 훨씬 더 많은 압력 프로파일이 개척되는 것을 허용한다. 더 많은 압력 프로파일이 이용가능하면, 더 잘 맞춰진 프로파일이 각각의 기판에 피팅될 수 있고, 이것은 제품 품질을 개선한다.
압력 전환 어셈블리(460)는 또한 연마 헤드에 어떠한 이동 또는 전자 부품들도 추가하지 않고서 연마 헤드에서의 압력이 신속하게 전환되는 것을 허용한다. 또한, 압력 전환 어셈블리를 연마 헤드의 외부에 배치하면 더 쉬운 유지보수 및 정비(servicing)가 허용되는데, 그 이유는 압력 전환 디바이스가 연마 헤드 내부에 배치될 때 존재하는 것과 같은 제한된 공간과 연관된 문제가 없기 때문이다. 압력 전환 어셈블리는, 연마 동안에도, 연마 헤드에서의 상이한 가압가능한 챔버들에 공급되는 압력들이 원격으로 조정되는 것을 가능하게 한다. 추가적으로, 압력 전환 어셈블리를 연마 헤드로부터 원격으로 유지하면, 연마 헤드에 대한 임의의 접촉 없이 압력 조정들이 허용되고, 이는 연마 헤드에 임의의 오염물질들을 도입하거나 연마 헤드를 손상시킬 위험을 감소시킨다.
전술한 것은 전형적인 구현예들에 관한 것이지만, 다른 구현예들 및 추가 구현예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 화학 기계적 평탄화를 위한 연마 헤드로서,
    하우징;
    상기 하우징에 고정된 가요성 멤브레인(flexible membrane) - 상기 가요성 멤브레인은 기판에 접촉하는 외측 표면, 및 상기 하우징의 내부를 향하는 내측 표면을 포함함 -;
    상기 하우징에 배치되며 상기 가요성 멤브레인의 내측 표면에 접촉하는 복수의 가압가능한 챔버(pressurizable chambers) - 상기 복수의 가압가능한 챔버는 제1 가압가능한 챔버, 제2 가압가능한 챔버 및 제3 가압가능한 챔버를 적어도 포함함 -;
    상기 하우징에 배치되며 상기 제1 가압가능한 챔버에 결합되는 제1 압력 전달 채널;
    상기 하우징에 배치되며 상기 제3 가압가능한 챔버에 결합되는 제2 압력 전달 채널;
    상기 하우징에 배치되며 상기 제1 압력 전달 채널을 상기 제2 가압가능한 챔버에 결합하는 제1 압력 피드 라인;
    상기 하우징에 배치되며 상기 제2 압력 전달 채널을 상기 제2 가압가능한 챔버에 결합하는 제2 압력 피드 라인;
    상기 제1 압력 피드 라인과 인터페이스되는 제1 수동 이동가능한 플러그(manually movable plug) - 상기 제1 수동 이동가능한 플러그는 제1 위치에 있을 때에는 상기 제1 압력 전달 채널을 상기 제2 가압가능한 챔버에 유체 결합(fluidly couple)하고, 제2 위치에 있을 때에는 상기 제1 압력 전달 채널을 상기 제2 가압가능한 챔버로부터 유체 격리(fluidly isolate)하도록 동작가능함 -;
    상기 제1 수동 이동가능한 플러그의 조정을 가능하게 하기 위해 상기 하우징을 관통하는 개구; 및
    상기 제2 압력 피드 라인과 인터페이스되는 제2 수동 이동가능한 플러그 - 상기 제2 수동 이동가능한 플러그는 제1 위치에 있을 때에는 상기 제2 압력 전달 채널을 상기 제2 가압가능한 챔버에 유체 결합하고, 제2 위치에 있을 때에는 상기 제2 압력 전달 채널을 상기 제2 가압가능한 챔버로부터 유체 격리하도록 동작가능함 -
    를 포함하는 연마 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개구는 상기 하우징의 최상부를 관통하는 연마 헤드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개구는 상기 하우징의 측부를 관통하는 연마 헤드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가압가능한 챔버는,
    "n"개의 단일-압력 챔버(single-pressure chambers) - 각각의 단일-압력 챔버는 별개의 압력 전달 채널에 결합됨 -; 및
    "n-1"개의 이중-압력 챔버(dual-pressure chambers) - 각각의 이중-압력 챔버는 2개의 별개의 압력 피드 라인을 통해 2개의 압력 전달 채널에 별개로 결합되고, "n"은 2와 20 사이의 정수임 -
    를 포함하는, 연마 헤드.
  5. 제4항에 있어서,
    이중-압력 챔버가 각각의 단일-압력 챔버에 인접해 있는, 연마 헤드.
  6. 제4항에 있어서,
    각각의 압력 피드 라인과 인터페이스되는 수동 이동가능한 플러그를 더 포함하는 연마 헤드.
  7. 제6항에 있어서,
    각각의 수동 이동가능한 플러그를 위해 상기 하우징을 관통하는 별개의 개구를 더 포함하고, 각각의 개구는 별개의 수동 이동가능한 플러그의 조정을 가능하게 하는, 연마 헤드.
  8. 제6항에 있어서,
    각각의 수동 이동가능한 플러그는 스레디드 파스너(threaded fastener)를 포함하는, 연마 헤드.
  9. 제8항에 있어서,
    각각의 플러그는 하나 이상의 밀봉 부재를 더 포함하는, 연마 헤드.
  10. 화학 기계적 평탄화를 위한 연마 시스템으로서,
    연마 어셈블리 - 상기 연마 어셈블리는,
    제1 단부와 제2 단부를 갖는 회전가능한 샤프트;
    상기 회전가능한 샤프트의 상기 제1 단부 부근에서 상기 회전가능한 샤프트에 결합되는 로터리 결합체(rotary union);
    상기 회전가능한 샤프트의 상기 제2 단부에 결합되는 연마 헤드; 및
    상기 샤프트를 통해 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부로 그리고 상기 연마 헤드 내로 분배되는 복수의 압력 전달 채널
    을 포함하고,
    상기 연마 헤드는 상기 샤프트의 회전에 의해 회전가능하고, 상기 연마 헤드는 하우징; 기판에 접촉하며 상기 하우징에 고정되는 가요성 멤브레인; 및 상기 하우징 내에 있으며 상기 가요성 멤브레인에 접촉하는 복수의 가압가능한 챔버를 포함하고, 각각의 압력 전달 채널은 상기 로터리 결합체를 하나의 가압가능한 챔버에 결합함 -;
    복수의 압력 소스; 및
    상기 복수의 압력 소스에 접속되는 입력부 및 상기 로터리 결합체에 결합되는 출력부를 갖는 압력 전환 어셈블리(pressure switching assembly) - 상기 압력 전환 어셈블리는, 제1 상태에 있을 때에는, 상기 복수의 압력 소스 중 제1 압력 소스를 제1 압력 전달 채널에 결합하고 상기 복수의 압력 소스 중 제2 압력 소스를 제2 압력 전달 채널에 결합하도록 동작가능하고, 제2 상태에 있을 때에는, 상기 제2 압력 소스를 상기 제1 압력 전달 채널에 결합하고 상기 제1 압력 소스를 상기 제2 압력 전달 채널에 결합하도록 동작가능함 -
    를 포함하는 연마 시스템.
  11. 연마 헤드로 기판을 연마하는 방법으로서,
    상기 연마 헤드는 하우징; 상기 하우징에 고정되는 가요성 멤브레인 - 상기 가요성 멤브레인은 상기 기판에 접촉하는 외측 표면, 및 상기 하우징의 내부를 향하는 내측 표면을 포함함 -; 2개 이상의 단일-압력 챔버 및 하나 이상의 이중-압력 챔버를 포함하는 복수의 가압가능한 챔버 - 상기 복수의 가압가능한 챔버는 상기 하우징에 배치되며 상기 가요성 멤브레인의 내측 표면에 접촉함 -; 복수의 압력 피드 라인 - 각각의 압력 피드 라인은 하나의 이중-압력 챔버를 하나의 단일-압력 챔버에 결합함 -; 및 상기 압력 피드 라인들 각각에 배치되는 수동 이동가능한 플러그를 포함하고,
    상기 방법은,
    제1 기판을 상기 연마 헤드의 상기 가요성 멤브레인에 고정하는 단계;
    상기 연마 헤드에 고정된 상기 제1 기판을 연마하는 단계;
    상기 연마 헤드 내의 상기 복수의 가압가능한 챔버를 가압함으로써 상기 제1 기판 상에 제1 압력 프로파일을 가하는 단계;
    상기 연마 헤드로부터 상기 제1 기판을 제거하는 단계;
    제2 압력 프로파일이 상기 가요성 멤브레인 상에 전해지는 것을 가능하게 하기 위해 상기 연마 헤드에 배치된 적어도 2개의 플러그의 위치를 변경하는 단계;
    제2 기판을 상기 연마 헤드의 상기 가요성 멤브레인에 고정하는 단계; 및
    상기 제2 기판 상에 상기 제2 압력 프로파일을 가하면서, 상기 연마 헤드에 고정된 상기 제2 기판을 연마하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    각각의 수동 이동가능한 플러그는 하나 이상의 밀봉 부재를 갖는 스레디드 파스너인, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연마 헤드에 배치된 적어도 2개의 플러그의 위치를 변경하는 단계는 상기 하우징의 최상부에서의 개구를 통해 툴을 삽입하는 단계를 포함하고, 상기 개구는 제1 플러그와 정렬되는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 플러그를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키기 위해 상기 툴을 회전시키는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 위치는 제1 이중-압력 챔버를 제1 단일-압력 챔버에 유체 결합하도록 동작가능하고, 상기 제2 위치는 상기 제1 이중-압력 챔버를 상기 제1 단일-압력 챔버로부터 유체 격리하도록 동작가능한, 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 연마 헤드에 배치된 적어도 2개의 플러그의 위치를 변경하는 단계는,
    상기 하우징의 측부에서의 개구를 통해 툴을 삽입하는 단계 - 상기 개구는 제1 플러그와 정렬됨 -; 및
    상기 제1 플러그를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키기 위해 상기 툴을 회전시키는 단계 - 상기 제1 위치는 제1 이중-압력 챔버를 제1 단일-압력 챔버에 유체 결합하도록 동작가능하고, 상기 제2 위치는 상기 제1 이중-압력 챔버를 상기 제1 단일-압력 챔버로부터 유체 격리하도록 동작가능함 -
    를 포함하는, 방법.
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